深基坑工程讲义六

盖挖逆作综合施工技术

中铁十六局集团有限责任公司汇报内容第一部分盖挖逆作施工工法简介第二部分盖挖逆作法施工工艺第三部分盖挖逆作法施工方案说明第四部分盖挖逆作法与明挖法的比较第五部分地下工程施工值得探讨的问题第六部分盖挖逆作法施工动画演示盖挖逆作施工工法简介1、盖挖逆作法释义：该工法是在大都市发展中出现的基坑支护施工工法。是指在地下基础施工的同时，还可以进行地上建筑物的施工，待上部建筑施工到若干层后，地下各层基础工程也全部竣工。亦可地上不存有施工项目，仅有地下基础施工项目。2、盖挖逆作法特点：(1)对地面交通及周围环境的干扰时间短;(2)利用地下结构自身桩、柱、梁、板作为支撑，具有稳妥又经济的特点；(3)顶、楼板均采用地模作为底模；(4)对控制地面沉降以及对临近地面建筑和地下管线的保护具有良好的效果。(5)地下基础在封闭条件下施工，减少了气候、季节的影响，有利于工程质量。3、盖挖逆作法的难点(1)竖井出土是施工瓶颈；(2)围护结构必须采用连续墙，中间立柱采用钢管柱，钢管柱安装精度控制难度大；(3)在墙、柱与楼、底板之间的连接构造及侧墙上下施工缝质量要求比较严格，要有针对性的措施进行处理。4、适用范围(1)适用于深或超深基坑的情况；(2)适用于基坑周边施工环境比较恶劣，对场地四周邻近建筑物、道路及地下管线的变形有严格限制的情况；(3)适用于周边商家需要在尽量缩短影响商业的情况；(4)适用于城市中心区交通疏解困难的情况；(5)适用于基坑土质非常软弱、地下水位较高且水压力较大的情况。盖挖逆作法施工工艺1、盖挖逆作法施工方法：施工顺序是先行构筑围护结构之地下连续墙和结构中间桩柱，继而开挖施工结构顶板，回填顶板以上土方，后往上施工地上建筑；同时往下开挖地下一层并构筑地下一层楼板，浇筑该层结构侧墙继续往下开挖完成下层结构直至底板。2、盖挖逆作法施工工艺流程盖挖逆作法施工工艺流程回填土方及路面恢复

中间桩柱

逆作法施工结束

开挖地下三层土方、底板施作

降水至地下三层设计监控值

开挖地下一层土方、地下一层楼板施作

开挖地下二层土方、地下二层楼板施作

地下一层侧墙

地下二层侧墙

地下三层侧墙

降水至地下二层降水至底板下2.0m,底板施作前封堵处理降水井管。开挖土方、施作顶板

地上建筑

降水至地下一层施工准备

地下连续墙降水

观测监控值

符合要求重点说明(1)地下连续墙施工采用专用成槽机成槽，泥浆的配比要满足要求，连续墙接头防水要做好，浇筑混凝土时要预留注浆管，并及时进行墙趾注浆。(2)中间桩柱施工要保证定位器安装的精度，对杯口砼要求密实，对钢管柱核心砼的浇筑要求标准要高。(3)土模施工利用土模作为支撑模板时，对砼面层下回填要有标准，砼面层标准要有很高的控制精度。3、施工要点(4)地下连续墙与楼板的连接地下连续墙与楼板处连接采用钢筋接驳器，并满足设计规范要求。(5)防水做法对连续墙墙面及墙段接头、连续墙与底板连接处、中间支承柱与楼板、底板连接处都是防水薄弱点，采用刚性结晶防水剂涂刷。盖挖逆作法施施工方案说明明一、南京地铁铁一号线新街街口站（已建建）工程概况况南京地铁新街街口站位于南南京市最繁华华的新街口商商业地区，是是一号线和二二号线之间的的换乘站。南南北向一号线线新街口站位位于新街口圆圆形广场以南南，淮海路、、石鼓路以北北中山南路下下方；东西向向二号线新街街口站位于汉汉中路和中山山东路地下。。新街口站的总总建筑面积为为33844m2，其中主体建建筑面积27137m2，附属面积6707m2，车站长362.596m，宽23.8m（局部宽36.15m）车站总高17.24m（局部19.03m）。新街口站为地地下三层岛式式车站，站台台宽度14m（一级站），，地下一层为为商业层，地地下二层为站站厅层，地下下三层为站台台层。车站北北端为一内径径为50m的大圆盘结构构，此圆盘为为近、远期两两站的交汇点点，交汇形式式为T型相交。一号号线在下，二二号线在上。。大圆盘大厅厅兼有进出站站、过街、进进出商业层的的功能，在大大圆盘地下二二层东西两侧侧分别设一条条换乘通道与与远期车站相相接。该站采采用盖挖逆作作法施工，以以800mm厚地下连续墙墙作为围护结结构，中间立立柱为钢管柱柱，中间柱基基础为直径1.5m的钻孔灌注桩桩。车站共设设16个出入口，3个风亭，各出出入口、风道道基本上与既既有建筑或拟拟建建筑合建建，增加了结结构复杂性。。新街口车站平平面示意图11、12#出入口南京地铁一号号线新街口站站1、2#出入口

3、16#出入口

15#出入口

14#出入口

13#出入口

9、10#出入口

8#出入口

7#出入口

6#出入口

5#出入口

4#出入口

本站施工区域域为南京市重重要交通枢纽纽，受施工干干扰较大的道道路包括中山山南路、中山山东路、汉中中路及新街口口广场中心环环岛。周边建建筑物包括：：新百股份、、商贸广场、、招商局国际际金融中心、、天都国际商商城、大洋百百货、中央商商场、金陵饭饭店。南京地铁一号号线新街口站站现场状况及及周边建筑物物示意图天丰大酒店（28层）中央商场（5层）商贸广场（54层）新百股份（5层）工商银行（5层、国民党时期建）金陵饭店（32层）招商局国际金融中心（28层）拟建世界大厦大洋百货（6层）中山南路石鼓路淮海路丰富路汉中路汉中东路中山路二、南京地铁铁一号线新街街口站施工场场区地质情况况工程地质：地地质情况由上上而下描述：：杂填土层厚厚2.7-4.4m；粉质粘土层埋埋深2.7-5.5；粉土深埋深3.7-6.0m；淤泥质粉质质粘土-粉质质粘土层埋深深3.6-8.9m；粉质粘土埋埋深3.6-18.9m、且该层可塑、、中低压缩性性；砂粉质粘粘埋深17.0-24.0m。水文地质：浅浅层孔隙潜水水层地面下0.8m-1.8m；中部弱承压含含水层含水层层水量不丰富富，呈弱承压压性；深层孔孔隙承压由埋埋深于6.2-30.0m以下的含砂粉粉质粘土、粉粉细砂、粗砂砂混卵砾石构构成，透水性性较好，渗透透系数为3.7×10-5-1.4×10-4cm/s。新街口站地质质纵剖面示意意图三、南京地铁铁一号线新街街口站工程特特点、重点、难点★工程特点1、新街口车站站工程规模较较大，结构复复杂2、新街口车站站所处的地理理位置十分重重要3、工程综合环环境复杂、工工程实施制约约因素多4、围挡分阶段段实施，转换换频繁★工程重点1、总工期及各各节点工期保保证是重点2、城市道路交交通组织是工工程的重点3、地模的质量量保证是重点点5、车站钢筋混混凝土结构施施工是重点6、结构防水是是重点★工程难点1、围护结构地地下连续墙施施工质量和工工期保证是难难点2、中间立柱的的施工工艺和和精度保证是是难点四、交通疏解解方案说明（（以已建的南南京地铁一号号线新街口站站为例说明））1、新街口站站采用盖挖逆逆作法有利于于交通疏解，，以新街口站站为例，盖挖挖逆作仅占道道路12个月月，如果采用用明挖法施工工则需占用道道路22个月月。下列图示示为盖挖逆作作法施工所采采取的交通疏疏解示意图。。第一期围挡阶阶段交通疏解解该阶段为中山山南路封闭机机动车道的12月，影响响时间从2001年10月10日至至2002年年10月10日。主要保保护措施为中中山南路两侧侧保留至少7m宽的非机动车车道及人行道道，在中山南南路围挡范围围中间设6m宽临时人行通通道。主要进进行新街口车车站连续墙围围护结构、中中间桩柱的施施工，为第二二交通疏解提提供条件。第一期围挡阶阶段交通疏解解施工现场第二期围挡阶阶段交通疏解解待大园盘顶板板结构施工完完毕后，回填填土方并恢复复恢复汉中路路和汉中东路路，进行第二二期交通疏解解，主要施作作主体结构顶顶板和附属结结构4#、5#、6#、、7#、8#出入口及大大园盘地下一一层结构。第二期围挡阶阶段交通疏解解施工现场第三期围挡阶阶段交通疏解解该阶段为新街街口站附属结结构施工期间间，该阶段中中山南路机动动车道已恢复复通行，附属属结构的施工工将占用部分分非机动车道道和人行道。。主要进行附附属结构和主主体结构地下下一层、地下下二层、地下下三层底板、、侧墙施工。。五、盖挖逆作法施施工流程1、盖挖逆作法法施工顺序：：先行构筑地地下连续墙和和主体结构中中间桩柱、降降水井，继而而开挖施工结结构顶板、顶顶板防水层、、回填顶板以以上土方并恢恢复管线和路路面，进行交交通疏解。待待顶板结构达达到设计强度度后，往下开开挖地下一层层并构筑地下下一层楼板、、侧墙，然后后继续往下开开挖完成下层层结构直至底底板。2、盖挖逆作作法施工流程程（以新街口口车站为例)。盖挖逆作法施施工流程盖挖逆作法施施工步序图盖挖逆作法施施工步骤一：：施做连续墙墙、中间立柱柱下桩基、中中间立柱及降降水井。地下连续墙，，宽6.0m、厚0.6m、深35.0m，插入基岩。钻孔直径为600mm，井管直径为273mm，中间桩柱钢管管直径600mm，桩基1500mm，核心砼为微膨膨胀C50。中间桩柱基础础φ1500mm。地下连续墙施施工现场意大利成槽实实拍图吊装转角钢筋筋笼实拍图钢筋笼连接实实拍图盖挖逆作法施施工步序图盖挖逆作法施施工步骤二：井点降水20d后开挖基坑至至地下一层结结构顶板地模模底标高，施施作地模，并并割除地模底底标高以上部部分降水井管管。土方开挖到结结构顶板地模模底标高，施施作地模。割除结构顶板板地模底标高高以上部分降降水井管盖挖逆作法地地模施工示意意图楼板地模施工工现场地模盖挖逆作法施施工步序图盖挖逆作法施施工步骤三：待地模达到设设计强度时，，施作结构顶顶板；待结构构顶板砼达到到设计值时，，施作防水层层，并回填土土方、恢复管管线和路面，，进行交通疏疏解。待地模达到设设计强度后，，施作结构顶顶板。待结构顶板达达到100%强度后，施施作防水层，，并回填土方方、恢复管线线和路面。顶板防水层施施工现场大园盘顶板防防水层顶板防水层施施工现场直线段顶板防防水层盖挖逆作法施施工步序图盖挖逆作法施施工步骤四：待交通疏解完完成后，采用用竖井，龙门门架开挖土方方，施作地下下一层地模、、割除地模底底标高以上部部分降水井并并施作结构楼楼板，楼板结结构达到设计计强度后施做做地下一层侧侧墙。土方开挖完毕毕，施工地下下一层地模，，然后施工结结构负一层楼楼板，楼板达达到设计强度度后施作地下下一层侧墙。。设置出土竖井井、安装龙门门架，开挖土土方。盖挖逆作法施施工步序图盖挖逆作法施施工步骤五：待结构地下一一层楼板达到到设计强度后后，开挖地下下二层土方至至地模底标高高，管，施作作地模。土方开挖到地地下二层楼板板地模底标高高，施作地模模。待结构地下一一层楼板达到到设计强度后后，开挖地下下二层土方。。盖挖逆作法施施工步序图盖挖逆作法施施工步骤六：待地模达到设设计强度后，，割除地模底底标高以上部部分降水井并并施作地下二二层结构楼板板，楼板结构构达到设计强强度后施做地地下二层侧墙墙。割除地下二层层结构地模底底标高以上部部分降水井施作地下二层层结构楼板，，待楼板达到到设计70%强度时，施施作地下二层层侧墙。盖挖逆作法施施工步序图盖挖逆作法施施工步骤七：待结构地下一一层楼板达到到设计强度后后，开挖地下下二层土方至至地模底标高高，管，施作作地模。施作结构底板板垫层，并对对降水井进行行割除封堵。。待地下二层结结构楼板达到到设计强度70%时，开开挖地下三层层土方。盖挖逆作法施施工步序图盖挖逆作法施施工步骤八：待结构底板垫垫层达到设计计强度后，施施作结构底板板及地下三层层侧墙。待结构底板达达到设计强度度70%时，，施作地下三三层结构边墙墙。待结构底板垫垫层达到强度度后，施作结结构底板。盖挖逆作法施施工步序图盖挖逆作法施施工步骤九：待地下三层底底板通过验收收后，即进行行站台板及其其它零星工程程施工。待所所有工作全部部完成后即请请予验收。施作站台墙板及其它零星结构。施作水泥基渗透结晶型刚性防水层，六、中间桩柱施工工流程1、中间桩柱柱施工顺序：：首先施工钢钢管桩扩大φ1500桩基础，吊装装φ1200钢套管，并进进行第一次砼砼浇筑；而后后钻除桩基础础超灌部分，，安装钢管柱柱定位器，进进行第二次砼砼浇筑；待第第二次砼浇筑筑达到设计强强度后，吊装装φ600钢管柱，调试试到设计精度度要求后，进进行第三次杯杯口砼浇筑；；待杯口砼达达到设计强度度后，在φ600钢管柱内浇浇筑微膨胀胀C50核心砼；待待核心砼达达到设计70%强度度时，回灌灌泥浆，回回收上、下下节钢套管管，然后抽抽排泥浆，，灌入砂料料。2、中间桩桩柱施工流流程（以新新街口车站站为例)。。中间桩柱施施工流程中间桩柱施施工步序图图中间桩柱施施工步骤一一：采用正反泥泥浆循环式式钻机施作作φ1500钻孔灌注桩桩，桩底插插入基岩。。上部桩径φ1800钻孔灌注桩下部桩径φ1500钻孔灌注桩桩径变断面处钻杆泥浆中间桩柱施施工步序图图中间桩柱施施工步骤二二：吊装钻孔桩桩钢筋笼和和φ1200钢套筒，上上、中节采采用外法兰兰连接，中中、下节采采用内法兰兰连接。上节钢套管管δ=16mm下节钢套管管δ=16mm中节钢套管管δ=16mm钢套管固定定装置上、中节外外法兰连接接中、下节内内法兰连接接φ1500钻孔灌注桩钢筋笼钢套筒侵入桩基1.0m中间桩柱施施工现场吊装钢套管管实拍图吊装钢筋笼笼实拍图Φ1200mm钢套管桩基钢筋笼笼中间桩柱施施工步序图图中间桩柱施施工步骤三三：第一次灌注注C30砼，超灌高高度为1.5m。第一次灌注C30砼，超灌高度为1.5m。钢套管预留注浆管φ1500钻孔灌注桩基础设计灌注标高中间桩柱施施工步序图图中间桩柱施施工步骤四四：采用钻机钻钻除超灌砼砼，对桩基基础进行注注浆，而后后抽排泥桨桨，并割断断注浆管。。抽排泥桨预设注浆管管进行注浆浆钻除超灌砼砼φ1500钻孔灌注桩桩基础中间桩柱施施工步序图图中间桩柱施施工步骤五五：安装定位器器，调整到到设计位置置后进行桩桩基第二次次浇筑。安装定位器并焊接锚筋桩基础第二次浇筑砼φ1200钢套管φ1500钻孔灌注桩基础定位器安装装示意图定位器施工工现场中间桩柱定定位器加工工现场实拍拍图。钢管柱定位位器中间桩柱施施工步序图图中间桩柱施施工步骤六六：吊装φ600钢管柱，通通过可调式式螺杆进行行调节固定定。定位达达到精度后后，进行杯杯口砼第三三次浇筑，，浇筑顶标标高为底板板底标高上上500mm。杯口砼第三次浇筑，顶标高在底板底标高上500mm。φ600钢管柱可调式螺杆调节固定钢套管卡具顶板底板φ1500钻孔灌注桩基础钢管柱施工工现场中间桩柱φ600钢管柱吊装装施工现场场实拍图。。Φ600钢管柱中间桩柱施施工步序图图中间桩柱施施工步骤七七：浇筑φ600钢管柱核心心砼，砼标标号位C50并掺加微膨膨胀。φ1500钻孔灌注桩基础φ600钢管柱，核心砼C50（加微膨胀剂）第四次浇筑。杯口砼第三次浇筑，顶标高在底板底标高上500mm。中间桩柱施施工步序图图中间桩柱施施工步骤七七：往钢套管内内回灌泥浆浆，回收上上、中节钢钢套管，然然后灌入砂砂石料。抽排泥桨，灌入砂石料回灌泥浆，回收上、中节钢套管下节钢套管盖挖逆作法法与明挖法法的比较1、占地及及交通疏解解序号车站名称明挖顺作法盖挖逆作法1南京新街口车站（已竣工使用）整个工程施工期间均需占用中山南路22个月，占道时间长，交通疏解压力大。仅在围护结构、中间桩柱与顶板施工期间临时占用中山南路，占道时间约12个月，交通疏解压力相对较小。综合分析有利于减轻交通压力和交通疏解的难度，适用于交通压力比较大、周边商家店铺比较多的城市中心区，能极大减轻周边商家经济上的损失。2、基坑安安全性序号车站名称明挖顺作法盖挖逆作法1南京新街口车站基坑北侧有一50m直径的圆盘结构，采用明挖基坑钢支撑体系设计比较复杂，且开挖达19.5m,周边交通道路狭窄，易失稳；整个基坑暴露时间长达20个，基坑安全性风险很大。仅在结构顶板施工期间暴露深3m的基坑约8个月时间，在顶板施工完成后，方开挖下部土方，以结构板作为支撑，基坑安全性较好。综合分析1、盖挖逆作法在基坑开挖施工过程中，利用地下结构自身的桩和框架柱将垂直荷载传至地基；利用地下结构的顶板、楼板兼做围护结构支撑，基坑开挖引起的地层位移可明显降低。而且深基坑逆作法施工深度不限，目前，国内外，凡是超深基坑和对周边建筑物、管线有严格变形控制的大型地下工程均采用逆作法施工。2、明挖法施工阶段对围护桩的刚度、强度以及内支撑依赖程度很高，内支撑稳固性、刚度、强度，以及开挖过程中的时空效应要求特别严格。因此，如果某一个环节没有做到快挖快撑快封闭基坑都易失稳。3、施工工工期序号车站名称明挖顺作法盖挖逆作法1南京新街口车站整个地下结构施工总工期长达22个月。整个地下结构施工总工期长达22个月。综合分析盖挖逆作法施工能够满足地下结构施工的同时，还可以进行地上建筑物的施工，待上部建筑施工到若干层或它如绿化、广场修建等后，地下各层基础工程也全部竣工，尤其是高层建筑地基施工；但如果只是地下结构施工时，跟明挖法施工相比，工期相近或有所缩短。而明挖法因交通疏解困难的影响工期。4、施工难难易程度序号车站名称明挖顺作法盖挖逆作法1南京新街口车站基坑深达19.5m，北端有50m大园盘结构，属于规模较大基坑，支撑体系复杂，受力体系转换次数多，施工难度较大。在顶板施工完成后，下部施工较为简单，施工难度较小。综合分析盖挖逆作法与明挖法施工相比较，因利用地下结构桩、柱、板作内支撑，完成顶板施工后，下部结构施工较为简单。5、周边建建筑物、管管线保护抗抗变形能力力序号车站名称明挖顺作法盖挖逆作法１南京新街口车站基坑变形较大，最大侧向变形31.30mm，竖向最大变形15mm;基底最大隆起85.36mm。基坑变形较小，最大侧向变形10.28mm，竖向最大变形９.75mm。综合分析盖挖逆作法与明挖法相比，具有强抗变形能力，能极大的减少沉降及位移。此原因是盖挖逆作利用自身结构支撑。6、经济造造价方面序号车站名称明挖顺作法盖挖逆作法1南京新街口车站地下结构土建部分造价约13504万元。地下结构土建部分造价约14109万元。综合分析盖挖逆作法与明挖法相比，土建部分造价基本相同，明挖顺作法施工所需的大量钢支撑费用与盖挖逆作法施工所增加的土方开挖费用基本相当，如果不考虑钢支撑的摊销费用，明挖顺作法施工费用要远大于盖挖逆作法施工的造价。1、上海某某大厦位于于上海黄浦浦区，基地地面积447m2。大厦地上上29层，地上3层。基坑面面积2600m2，周边长为为260m，基坑深度度为12.35m,地下连续墙墙为24m，厚为600mm,四道支撑，，均为φ609mm的钢管支撑撑，厚度为为16mm。在基坑开开挖过程中中，靠马路路一侧约40m长基坑支护护结构支撑撑破坏，地地下连续墙墙突然倒塌塌，马路路路面下陷，，面积约为为500m2，下陷深度度达6-7m。路面下的的地下管线线严重损坏坏，煤气大大量外溢，，大面积停停气、停电电、停水，，交通中断断，造成重重大的经济济损失和不不良的社会会影响。地下工程施施工值得探探讨的问题2、广东省位位于珠海市市拱北关前前建设一栋栋26层高的大厦厦，4层地下室，，基坑面积积为6300m2,基坑深度为为16.2m，采用800mm厚的地下连连续墙，架架设4层钢支撑，，2排水泥搅拌拌桩止水帷帷幕。基坑坑四个角采采用水平支支撑，该场场地地层属属软弱地层层，地下水水较丰富。。在土方开开挖过程中中，当完成成第四道支支撑后，基基坑出现严严重的管涌涌现象，地地下连续墙墙下部向基基坑内位移移，墙体上上部往基坑坑外位移，，使钢支撑撑变形过大大，最后往往上崩出，，已经开挖挖深15-16m的地下连续续墙突然倒倒塌，导致致附近5栋居民楼迅迅速下陷倒倒塌，金叶叶酒店前的的2层办公楼滑滑陷进基坑坑内。3、上海地铁铁一号线人人民广场站站，车站长长为260m，宽为23m，基坑开挖挖深度为18m，围护结构构采用地下下连续墙，，明挖顺作作法施工，，架设四道道φ609mm钢支撑。在在基坑开挖挖过程中，，由于地下下连续墙渗渗水较大，，造成基坑坑周边地面面下陷，基基坑围护结结构严重变变形，钢支支撑失稳，，最终导致致基坑的倒倒塌。4、北京地铁铁十号线第第二十二标标段朝阳区区中轴路熊熊描环岛，，车站长约约250m,宽约22m，基坑开挖挖深度16.5m，围护结构构采用钻孔孔桩，明挖挖顺作法施施工，架设设三道φ609mm钢支撑。在在基坑开挖挖过程中，，由于地下下管线渗水水严重，发发生500m2的塌方，造造成基坑周周边地面下下陷，基坑坑围护结构构严重变形形，钢支撑撑失稳，最最终导致基基坑的倒塌塌。见下列图示示。塌方近500平方米北京地铁10号线22标段，熊描描环岛车站站塌方示意意图事故现场实实拍图事故现场实实拍图北京地铁10号线22标段，熊描描环岛塌方方实拍图。。由以上出现现基坑安全全事故的工工程实例我我们得知，，在明挖顺顺作工法施施工过程中中，基坑安安全存在很很大的风险险，支撑体体系容易失失稳，基坑坑周边微小小的变形都都会引起支支撑受力的的改变，都都会引起基基坑变形加加大，增大大了基坑施施工安全风风险。而盖挖逆作作法由于地地下连续墙墙在施工过过程中起挡挡土、挡水水、承重和和围护的作作用，地下下室各层楼楼板起到刚刚性水平支支撑作用，，约束了基